Los humanos podemos ser incluso más del universo de lo que imaginamos. Según un estudio publicado en la revista Physical Review C, las estrellas de neutrones y el citoplasma celular tienen algo en común: estructuras que se asemejan a garajes de varios pisos. En 2014, el físico de materia suave condensada Greg Huber y sus colegas investigaron la biofísica de estas formas (espirales que conectan hojas espaciadas uniformemente) en el retículo endoplásmico. Huber y sus colegas los llamaron Terasaki Ramps en honor a su descubridor Mark Terasaki, un biólogo celular de la Universidad de Connecticut.
Huber pensó que estos "estacionamientos" eran exclusivos de la materia blanda (como el interior de las células) hasta que se topó con el trabajo del físico nuclear Charles Horowitz de la Universidad Estatal de Indiana. Mediante simulaciones por computadora, Horowitz y su equipo encontraron formas similares en las profundidades de la corteza de las estrellas de neutrones.
norte
“Llamé a Chuck y le pregunté si sabía que veíamos esas estructuras en las células y se le ocurrió un modelo para ellas”, dice Huber, subdirector del Instituto Kavli de Física Teórica de la Universidad de California en Santa Bárbara. "Esto era una novedad para él, así que me di cuenta de que podíamos tener una cooperación fructífera".
Como resultado de su trabajo colaborativo, como se señala en Physical Review C, investigaron la relación entre dos modelos de materia completamente diferentes.
Los físicos nucleares tienen una terminología muy precisa para toda la clase de figuras que observan en sus modelos informáticos de estrellas de neutrones: pasta nuclear. Consiste en tubos (espaguetis) y láminas paralelas (lasaña), conectadas por formas en espiral que recuerdan las rampas de Terasaki.
“Observan las formas que vemos en la celda”, explica Huber. “Vemos una red tubular, vemos láminas paralelas. Vemos láminas interconectadas por defectos topológicos, que llamamos rampas Terasaki. Por tanto, los paralelismos son muy profundos.
Video promocional:
Sin embargo, su física es diferente. Por lo general, una sustancia se caracteriza por su fase, un estado que depende de variables termodinámicas: densidad (o volumen), temperatura y presión, factores que difieren significativamente a nivel nuclear e intracelular.
"Para las estrellas de neutrones, las fuertes fuerzas nucleares y electromagnéticas plantean un problema de mecánica cuántica", explica Huber. - En el interior de la célula, las fuerzas que mantienen unidas las membranas son fundamentalmente entrópicas y están relacionadas con la minimización de la energía libre total del sistema. A primera vista, son cosas completamente diferentes ".
Otra diferencia es la escala. En el caso nuclear, estas estructuras se basan en nucleones como protones y neutrones, y estos componentes básicos se miden con femtómetros (10-15). En el caso de las membranas intracelulares, la longitud de la escala se mide en nanómetros (10-9). La diferencia entre ellos es bastante grande (10-6), pero al mismo tiempo tienen días y las mismas formas.
“Esto significa que hay algo más profundo de lo que entendemos sobre cómo modelar un sistema nuclear”, dice Huber. "Cuando tienes una colección densa de protones y neutrones, como en la superficie de una estrella de neutrones, las fuerzas nucleares fuertes y las fuerzas electromagnéticas se combinan para deslizarte hacia fases de la materia que no puedes predecir al observar pequeñas colecciones de neutrones y protones".
La similitud de estructuras entusiasmó a físicos teóricos y físicos nucleares. Martin Savage, por ejemplo, se topó con gráficos de un nuevo trabajo en arXiv y se interesó mucho. “Me sorprendió mucho que tal estado de la materia ocurra en los sistemas biológicos”, dice Savage, profesor de la Universidad de Washington. "Definitivamente hay algo en eso". Además, la similitud también es muy misteriosa. Este es solo el comienzo.
ILYA KHEL
